微型化是现有汽车用传感器发展的主流

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传感器体积小，能耗低，可实现多种新功能，便于大规模生产和高精度生产，单件成本低，易于形成大规模多功能阵列，非常适合汽车应用。 安全、舒适、无污染、经济一直是汽车行业和用户追求的目标。实现这些目标的关键在于汽车的电子化和智能化，前提是及时获取各种信息，这就不可避免地需要在汽车上使用各种传感器。传统的传感器通常体积大、重量重、成本高，并且它们在汽车中的应用非常有限。近年来，从半导体集成电路(ic)技术发展而来的mems技术日益成熟。利用这种技术，可以制造各种微型传感器，这些传感器可以敏感地检测机械、磁、热、化学和生物量。这些传感器体积小，能耗低，可实现多种新功能，便于大批量高精度生产，单片成本低，易于形成大规模多功能阵列。这些特性使它们非常适合汽车应用。 20世纪80年代初，微型压阻式压力传感器开始大规模生产，取代了早期使用lvdt技术的压力传感器。微型加速度传感器在20世纪80年代中期开始用于汽车安全气囊。它们是微型传感器，到目前为止已经大量生产，并广泛用于汽车。然而，微传感器的大规模应用必然局限于发动机燃烧控制和安全气囊，并将包括发动机运行管理、废气和空气体质量控制、ABS(防抱死制动系统)、车辆动力学控制、自适应导航和车辆驾驶安全系统(如安全气囊和障碍物检测以及防撞等)。在未来5 ~ 7年内，世界汽车产量将从2000年的4750万辆(包括公共汽车、特种车辆和轻型卡车)增加到2005年的5400万辆。2000年，汽车电子产品市场为227亿美元，预计到2005年将达到309亿美元，年均增长率为6.3%。相应地，每辆汽车的电子产品成本从2000年的477美元增加到2005年的572美元。 2000年，汽车传感器市场为61.7亿美元(9.04亿件产品)，到2005年将达到84.5亿美元(12.68亿件产品)，增长率分别为6.5%(美元)和7.0%(产品)。2000年，北美占汽车传感器最大的市场份额，占47%，其次是欧洲(26%)、日本(22%)和韩国(5%)。 速度和位置传感器占2000年汽车传感器市场总量的38%，其次是氧传感器(20%)、空空气质量流量传感器(13%)、加速度传感器(11%)和压力传感器(10%) 12 2000年至2005年汽车传感器的主要增长领域包括以下几个方面:用于车辆动力学控制的加速度计和安全气囊；压力传感器用于变速器、制动、冷却、轮胎、燃油等；用于车辆动态控制、侧翻报警和gps备份的横摆率传感器；位置传感器对车轮速度和凸轮轴、曲轴和踏板位置敏感；用于汽车环境监测的湿度传感器；阳光、雨水和湿度传感器；用于近距离障碍物检测和防撞的测距传感器。 汽车零部件需要满足许多环境、可靠性和成本要求。具体来说，一方面，它们必须能够承受各种不利因素，如高低温、振动、冲击、湿度、腐蚀性气氛和电磁干扰；另一方面，它必须适合大规模生产，一般达到每年100万件以上，这不仅是汽车大规模生产的需求，也是回收设计和制造的巨额投资所必需的。此外，其可靠性应与汽车10年/150，000英里的使用寿命一致。综上所述，汽车零部件是军用产品的质量和民用产品的价格。 大多数微传感器是由硅制成的。众所周知，硅材料易于获得高纯度，具有良好的机械性能和重量轻，具有光电效应、压阻效应和霍尔效应等多种传感特性，便于制作集成信号灵敏度和处理电路的传感器。微传感器的主流技术是硅基微加工技术，它来源于成熟的半导体技术，可以同时加工大量几乎相同的机械结构。因此，微传感器除了具有体积小、重量轻、能耗低的优点外，还具有较高的可靠性，其供应价格远低于使用传统机电技术和工艺的传感器。Mems技术必将成为汽车传感器的主流技术。最近的rogergraceassociates/nexus报告估计，汽车mems产品的销售额将从2000年的17.5亿美元增长到2005年的22.7亿美元，年均增长率为16.9%。 由于基于mems技术的微传感器在降低成本和提高汽车电子系统性能方面的优势，它们已经逐渐取代了基于传统机电技术的传感器。早期的多通道绝对压力传感器已经基本上被小型化传感器所取代。目前，该传感器的敏感元件和信号处理电路可以集成在同一芯片上，大大减小了体积，提高了可靠性，减少了干扰。 在其他压力敏感应用中，特别是在恶劣环境中(如放置在发动机机油和散热器冷却液中的环境)，通常使用由分立元件组成的陶瓷电容压力开关，它们将逐渐被硅应变仪(通常固定在低成本和坚固的封装中)或变阻器芯片(安装在填充有硅油的硅壳中，带有不锈钢隔膜端盖)所取代。质量流量传感器通常由分立的热线组成，但目前，博世公司通过表面微加工制造的小型化传感器已经显示出其显著的优势。安全气囊的碰撞传感器已经从简单的球管传感器发展到小型化和集成的加速度传感器。目前，主要制造商有adi公司、摩托罗拉公司、森工公司、日本电装公司等。此外，车轮速度传感器(用于abs和车辆动力学控制)的大量使用也将从传统的可变磁阻型发展到霍尔型、各向异性磁阻比(amr)和巨磁阻比(gmr)。上述分析和实例表明，小型化是现有汽车传感器的主要发展方向。

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